Python 字典深度复制：如何创建完全独立的副本？

2024-03-05 07:30:32

深度复制 Python 字典的最佳实践

引言

在 Python 中，字典是一种常见的用于存储和组织数据结构。由于 Python 中的对象引用是通过引用传递的，因此在修改嵌套对象时，如果未采取适当的措施，可能会导致意外的后果。深度复制提供了创建字典副本的解决方案，确保副本是独立的，修改其中一个副本不会影响另一个副本。本文将探讨在 Python 中深度复制字典的最佳实践，并提供详细的代码示例。

方法 1：使用 `copy.deepcopy()`

Python 标准库提供了 copy.deepcopy() 函数，它可以递归复制任何可变对象（包括字典）。此方法通过创建目标对象的新实例并逐层复制其元素（包括嵌套列表和字典）来创建一个完全独立的副本。

import copy

my_dict = {'a': [1, 2, 3], 'b': [4, 5, 6]}
my_copy = copy.deepcopy(my_dict)

my_dict['a'][2] = 7
print(my_copy['a'][2])  # 输出：3

方法 2：使用 `json.loads(json.dumps())`

另一种深度复制字典的方法是使用 JSON 序列化和反序列化。JSON（JavaScript 对象表示法）是一种轻量级的数据格式，广泛用于数据交换。此方法将字典转换为 JSON 字符串，然后使用 json.loads() 函数将其反序列化为新字典。由于 JSON 仅表示数据结构，因此此过程本质上会创建字典的副本。

import json

my_dict = {'a': [1, 2, 3], 'b': [4, 5, 6]}
my_copy = json.loads(json.dumps(my_dict))

my_dict['a'][2] = 7
print(my_copy['a'][2])  # 输出：3

方法 3：使用 `struct.pack()` 和 `struct.unpack()`

对于更高级的解决方案，可以使用 struct.pack() 和 struct.unpack() 函数。此方法将字典打包为字节数组，然后将其解包为新字典。这种方法效率很高，但仅适用于简单数据结构的字典。

import struct

my_dict = {'a': 1, 'b': 2, 'c': 3}
my_copy = struct.unpack('i' * len(my_dict), struct.pack('i' * len(my_dict), *my_dict.values()))

my_dict['a'] = 4
print(my_copy[0])  # 输出：1

选择最佳方法

选择哪种深度复制字典的方法取决于具体需求。copy.deepcopy() 方法简单易用，并提供可靠的深度复制。对于大多数情况，此方法就足够了。json.loads(json.dumps()) 方法对于大字典或复杂嵌套结构可能更有效率。struct.pack() 和 struct.unpack() 方法仅适用于简单数据结构，但效率更高。